המתמטיקה פשוטה: כוכב + כוכב אחר = כוכב גדול יותר.
בעוד שמבחינה רעיונית זה עובד טוב, הוא לא מצליח לקחת בחשבון את המרחקים העצומים ביותר בין כוכבים. אפילו באשכולות, שבהם צפיפות הכוכבים גבוהה משמעותית מאשר בדיסק הראשי, מספר הכוכבים לנפח יחידה הוא כה נמוך עד כי התנגשויות נחשבות בקושי על ידי אסטרונומים. כמובן שבשלב מסוים צפיפות הכוכבים חייבת להגיע לנקודה בה הסיכוי להתנגשות הופך להיות מובהק סטטיסטית. איפה נקודת ההפצה ההיא והאם יש מיקומים שעשויים למעשה לגרום לקיצוץ?
בשלב מוקדם של פיתוח מודלים של היווצרות כוכבים לא הוגבל היטב הצורך בהתנגשויות כוכבים בכדי לייצר כוכבים מאסיביים. מודלים מוקדמים של היווצרות באמצעות אקריטציה רמזו כי ייתכן שההתאמה אינה מספיקה, אך ככל שהמודלים הפכו מורכבים יותר ועברו לסימולציות תלת מימדיות, התברר כי התנגשויות פשוט לא היו צריכות לאכלס את משטר ההמונים העליון. הרעיון נפל מכל טוב.
עם זאת, היו שני מאמרים אחרונים שבחנו את האפשרות שלמרות שהם עדיין נדירים, יתכן וישנן כמה סביבות בהן צפויות להתרחש התנגשויות. המנגנון העיקרי המסייע בכך הוא הרעיון שכאשר אשכולות שוטפים את המדיום הבין-כוכבי הם בהכרח יאספו גז ואבק, יגדלו לאט לאט במסה. מסת עלייה זו תגרום להתכווצות האשכול, ותגדיל את צפיפות הכוכבים. המחקרים מראים שכדי שההסתברות להתנגשות תהיה מובהקת סטטיסטית, יידרש אשכול להגיע לצפיפות של בערך 100 מיליון כוכבים לפרק מעוקב. (זכור, פרסק הוא 3.26 שנות אור והוא בערך המרחק בין השמש, לבין הכוכב השכן הקרוב שלנו.)
נכון לעכשיו, ריכוז כה גבוה מעולם לא נצפה. בעוד שחלק מכך בהחלט נובע מהנדירות של צפיפויות כאלה, אילוצים תצפיתיים ככל הנראה ממלאים תפקיד מכריע בקושי לאיתור מערכות כאלה. אם היה ניתן להשיג צפיפות כה גבוהה, הדבר ידרוש רזולוציה מרחבית גבוהה במיוחד כדי להבדיל בין מערכות כאלה. מכיוון שכך, הדמיות מספריות של מערכות צפופות במיוחד יצטרכו להחליף תצפיות ישירות.
בעוד שהצפיפות הנחוצה היא פשוטה, הנושא הקשה יותר הוא אילו סוגים של אשכולות עשויים להיות מסוגלים לעמוד בקריטריונים כאלה. כדי לחקור זאת, הצוותים שכתבו את המסמכים האחרונים ערכו הדמיות של מונטה קרלו בהן הם יכולים לשנות את מספר הכוכבים. הדמיה מסוג זה היא למעשה דגם של מערכת שמאפשרת לשחק קדימה שוב ושוב עם תצורות התחלה שונות במקצת (כמו המיקומים הראשוניים של הכוכבים) ועל ידי ממוצעת של תוצאות הדמיות רבות, הבנה משוערת של התנהגותם של הכוכבים המערכת מגיעה. מחקירה ראשונית עולה כי ניתן להגיע לצפיפות כזו באשכולות עם כמה אלפי כוכבים בלבד, בתנאי שצבירת הגז הייתה מהירה מספיק (אשכולות נוטים להתפזר לאט תחת הפשטת גאות ושפל, דבר שיכול לסתור השפעה זו על טווחי זמן ארוכים יותר). עם זאת, המודל בו השתמשו הכיל פשטות רבות מכיוון שהחקירה בדבר היתכנותם של אינטראקציות כאלה הייתה רק ראשונית.
המחקר העדכני ביותר, שהועלה אתמול ל- arXiv, כולל פרמטרים מציאותיים יותר ומגלה כי מספר הכוכבים הכולל באשכולות יצטרך להיות קרוב יותר ל -30,000 לפני שיהפכו להתנגשויות. צוות זה גם הציע שיהיו יותר תנאים שיצטרכו לעמוד בהם כולל שיעורי גירוש הגז (מכיוון שלא כל הגז יישאר באשכול כפי שהצוות הראשון הניח לפשטות) ומידת ההפרדה המונית (כוכבים כבדים יותר שוקעים ל המרכזים והקלים יותר צפים כלפי חוץ ומכיוון שהכבדים יותר גדולים יותר זה למעשה מוריד את צפיפות המספר תוך כדי הגדלת צפיפות המסה). בעוד שמקבצים כדוריים רבים יכולים לעמוד בקלות בדרישה של מספר לכוכבים, סביר להניח שלא יתקיימו תנאים אחרים אלה. יתרה מזאת, אשכולים כדוריים מבלים זמן מועט באזורים של הגלקסיה בהם הם עשויים להיתקל בצפיפות גבוהה מספיק של גז כדי לאפשר הצטברות של מסה מספקת בטווחי הזמן הדרושים.
אך האם ישנם אשכולות שעשויים להשיג צפיפות מספקת? האשכול הגלקסי הצפוף ביותר הידוע הוא אשכול הקשתות. למרבה הצער, אשכול זה מגיע רק ל -535 כוכבים צנועים לפרסק מעוקב, שעדיין נמוך מדי מכדי שסביר להניח כי מספר גדול של התנגשויות. עם זאת, ריצה אחת של קוד הסימולציה עם תנאים דומים לאלה באשכול הקשתות, ניבאה התנגשות אחת תוך ~ 2 מיליון שנה.
בסך הכל נראה כי מחקרים אלה מאשרים כי תפקידם של התנגשויות ביצירת כוכבים מאסיביים הוא קטן. כפי שצוין קודם לכן, נראה כי שיטות ההקרבה מהוות את הטווח הרחב של המוני הכוכבים. עם זאת, במקבצים צעירים רבים, שעדיין יוצרים כוכבים, לעתים רחוקות אסטרונומים מוצאים כוכבים הרבה יותר מ- ~ 50 מסות שמש. המחקר השני השנה מעלה כי תצפית זו עשויה עדיין להשאיר מקום להתנגשויות למלא תפקיד בלתי צפוי.
(הערה: למרות שניתן להציע כי ניתן להתייחס להתנגשויות כמתרחשות מסלול הכוכבים הבינאריים בגלל אינטראקציות גאות ושפל, בדרך כלל מכנים תהליכים כאלה "מיזוגים". המונח "התנגשות" משמש במקור חומרים ומאמר זה משמש לציון מיזוג של שני כוכבים שאינם קשורים בכבידה.)
מקורות:
